JP3943719B2 - Color imaging device - Google Patents

Description

【００１２】
ここで、Ｒ_M 信号に注目すると、次式で表される。
Ｒ_M ＝α_r ・Ｒ_W ＋β_r ・Ｇ_W ＋γ_r ・Ｂ_W
通常、Ｒ_W 信号の補正では、Ｒ成分を強調するようにマトリクス係数は、α_r ＋β_r ＋γ_r ＝１のとき、α_r ＞１，β_r ＜０，γ_r ＜０のように設定される。このようにして補正Ｒ_M 信号を設定された場合、Ｒ_W 信号が図９で示したと同様に高輝度領域でクリップされると、Ｒ_M 信号のβ_r ・Ｇ_W ，γ_r ・Ｂ_W 成分が下がるために、マトリクス補正された補正Ｒ_M 信号は、図10に示すような入出力特性となる。
【００１３】
したがって、マトリクス補正を行ったＲ_M 信号に対してホワイトバランス調整回路を通してゲイン調整によるホワイトバランス調整を行うとすると、図11に示すように高輝度領域においてはＲ_M 信号とＧ_W ，Ｂ_W 信号との差が更に大きくなり、色づきが一層大きくなる。
【００１４】
従来、このような問題点を解消するため、例えば特許第２５５７６２０号公報には、図９に示したホワイトバランス調整を施した後の色づき（偽色）の原因となっているＧ_W ，Ｂ_W 信号に対して、図12に示すようにクリップをかけて、高輝度領域においても、Ｒ_W 信号とＧ_W ′，Ｂ_W ′信号の差を小さくして、色づきを少なくしてやり、そして、その場合のＧ_W ，Ｂ_W 信号に対するクリップレベルは被写体の色温度情報により制御してやるようにした手法が開示されている。すなわち、Ｒ信号とＧ，Ｂ信号との差が少ない光源のときは色づき（偽色）の発生は本来少ないから、Ｇ_W ，Ｂ_W 信号に対するクリップレベルは上げてやり、クリップされる信号量を少なくしてダイナミックレンジを損なわないようにし、Ｒ信号とＧ，Ｂ信号との差が大きく色づきが大きい場合には、Ｇ_W ，Ｂ_W 信号に対するクリップレベルを下げて色づきを低減してやる手法である。
【００１５】
しかしながら、上記公報開示の手法においては、次に述べるような問題点がある。すなわち、Ｇ，Ｂ信号に対するクリップレベルを、被写体の色温度に対応させ、Ｇ，Ｂ信号のダイナミックレンジを損なわないように色づきが許容されるレベルに設定した状態において、色マトリクス補正を行うと、図13に示すように、色マトリクス係数により、補正Ｒ_M 信号の出力が低下する領域ａの傾斜が変化し、それにより高輝度領域のＲ_M 信号とクリップされたＧ_M ′，Ｂ_M ′信号との差が変化し、色づきが許容される範囲を越えてしまう状態が生じる。色補正マトリクスは、ＣＣＤのカラーフィルタの分光感度のずれや被写体の色温度の変化によって変化させることがあり、一定のものではないので、上記のように予定していたクリップレベルでは、色づきが許容範囲内のものでなくなってしまうことがある。
【００１６】
また、上記公報開示の手法は、ホワイトバランスの係数、すなわち色温度によってＧ，Ｂ信号のクリップレベルを設定するものであるが、もともと色のついていない被写体（白色）を想定してクリップレベルを設定しておいた場合、シアン色の信号、すなわちＲ₀ 信号レベルが小さくＧ₀ ，Ｂ₀ 信号レベルが大きい信号が入力された場合、Ｇ₀ ，Ｂ₀ 信号にはホワイトレベル調整回路を通ったのち設定されたクリップレベルでクリップがかけられ、クリップがかけられたＧ_W ′，Ｂ_W ′信号のダイナミックレンジが狭くなり、シアン色が薄くなってしまうという欠点がある。
【００１７】
本発明は、従来の撮像装置における上記問題点を解消するためになされたもので、クリップ手段を設けた場合において、クリップ処理を受ける色信号だけの被写体を撮像する場合においても、ダイナミックレンジが制限されず、また色マトリクス補正が行われても高輝度入力に対する色づき（偽色）が許容範囲からずれることがないようにしたカラー撮像装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に係る発明は、撮像手段と、該撮像手段により形成された複数の色信号の利得を調整することによりホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整手段と、色信号を補正する色補正手段とを有するカラー撮像装置において、前記ホワイトバランス調整手段によるホワイトバランス調整前又は調整後の一つの色信号のレベル及び前記色補正手段の色補正係数に応じて、前記ホワイトバランス調整手段によるホワイトバランス調整後の他の色信号のクリップレベルを設定するクリップレベル設定手段と、該クリップレベル設定手段で設定されたクリップレベルでホワイトバランス調整後の他の色信号のクリップ処理を行うクリップ手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
このようなクリップレベル設定手段を設けることにより、高輝度領域において発生する偽色レベルを低減することができると共に、クリップ手段でクリップ処理を受ける色信号だけ撮像手段により形成される被写体を撮像する場合においても、該色信号のダイナミックレンジが制限され低彩度の画像信号となるのを有効に阻止することができ、更に色補正手段における色補正係数が変更された場合においても、高輝度領域において発生する偽色レベルを一定範囲に保持することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。まず、実施の形態の説明に先立ち、本発明に関連する参照例について説明する。図１は、本発明に係る撮像装置に関連する参照例の要部を示すブロック構成図で、図７に示した従来例と同一の構成部材には同一符号を付して示しており、これらの要部以外の構成は、図７に示した従来例の構成と同一である。図１において、８は画像信号を３原色の色信号Ｒ₀ ，Ｇ₀ ，Ｂ₀ に分離する色分離回路、27は画像信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整回路、28は色再現性を改善するための色補正を行う色補正回路で、これらは従来のものと同様の構成のものである。本参照例においては、新たにクリップレベル設定回路31とホワイトクリップ回路32とを備えており、クリップレベル設定回路31は、本参照例においては、Ｇ，Ｂ成分に比べてＲ成分のレベルが高レベルとなる特性をもつＣＣＤあいは光源を想定して、色分離回路８から出力される各画素のＲ₀ 信号のレベルによって、Ｇ₀ ，Ｂ₀ 信号に対するクリップレベルを設定し、ホワイトクリップ回路32を制御するように構成されており、またホワイトクリップ回路32は、ホワイトバランス調整回路27でホワイトバランス調整が施されたＧ_W ( Ｇ₀ ），Ｂ_W ( Ｂ₀ ）信号に対して、クリップレベル設定回路31で設定されたクリップレベルでクリップを行うようになっている。
【００２１】
次に、上記クリップレベル設定動作及びホワイトクリップ回路における処理動作について説明する。クリップレベル設定回路31は上述のように、各画素のＲ₀ 信号のレベルによって、Ｇ₀ ，Ｂ₀ 信号のクリップレベルを設定し、ホワイトクリップ回路32を制御するものであるが、例えば、図２に示すように、Ｒ₀ 信号のレベルが所定の基準レベルｒ₀ まではダイナミックレンジと同等の高いクリップレベルｋ₁ となっており、レベルｒ₀ を越えると傾きｍで低下し所定の低クリップレベルｋ₀ に落ち付くようなクリップレベルＫを設定するものである。なお、基準レベルｒ₀ は、Ｒ₀ 信号が飽和（Ｒ₀ ＝１）する直前のレベルに設定する。基準レベルｒ₀ を飽和時点とすると、急激にクリップがかかり、そのスレッシュ付近の画像がまだらになってしまう恐れがあるので、傾きｍをもたせて変化させるようにしている。また、基準レベルｒ₀ で切り換えられる低クリップレベルｋ₀ は、許容されるべき色づき範囲（偽色許容範囲）によって設定される。
【００２２】
このようにクリップレベル設定回路31で設定されたクリップレベルｋで制御されるホワイトクリップ回路32では、図３に示すような処理が行われる。すなわち、白色被写体による入力信号の場合、色分離回路８からのＲ₀ ，Ｇ₀ ，Ｂ₀ 信号がホワイトバランス調整回路27でホワイトバランス調整され、図示のような入出力特性のＲ_W ，Ｇ_W ，Ｂ_W 信号となり、次いでＧ_W ，Ｂ_W 信号に対してホワイトクリップ回路32において、クリップレベルＫによりクリップ処理が行われると、Ｇ_W ，Ｂ_W 信号には高輝度領域において低クリップレベルｋ₀ によりクリップがかかり、Ｇ_W ′，Ｂ_W ′信号となる。これにより高輝度領域においても色づき（偽色）の少ない信号が得られる。このように白色被写体による入力信号の場合は、図12で示した従来の方式と同様な結果が得られる。
【００２３】
次に、白色被写体ではなく、例えば赤成分の少ないシアン色被写体の場合には、Ｒ₀ 信号レベルが小さく、所定の基準レベルｒ₀ より小さい場合には、クリップレベル設定回路31において設定されるクリップレベルＫは高レベルｋ₁ に設定されることになるので、ホワイトクリップ回路32においては、図４に示すように、Ｇ_W ，Ｂ_W 信号に対してはクリップがかからず、したがってシアン入力時にはＧ_W ，Ｂ_W 信号のダイナミックレンジが低下せず、シアン色が薄くなるような現象が生じることは回避される。なお、図４においてはシアン色の入力時について説明したが、Ｇ又はＢ信号に対しても同様な結果が得られる。
【００２４】
なお、上記参照例においては、基準とする赤信号は色分離回路８から出力されるＲ₀ 信号を用いたものを示したが、ホワイトバランス調整回路27においてホワイトバランス調整されたＲ_W 信号を用い、そのレベルによってＧ_W ，Ｂ_W 信号のクリップレベルを設定するようにしてもよい。また、本参照例においては、赤成分が大きい撮像信号を想定して、Ｒ信号のレベルによってＧ，Ｂ信号に対するクリップレベルを設定するようにしたものを示したが、緑あるいは青成分が大きい撮像信号の場合は、Ｇ又はＢ信号のレベルによって他の色信号に対するクリップレベルを設定するように構成する。
【００２５】
上記参照例のように構成することにより、白色被写体の入力時にはホワイトバランス調整後の高輝度領域の色づき（偽色）を低減することができると共に、シアン色等の入力時には、そのダイナミックレンジを低下させずに入力色を低減させないようにすることが可能となる。しかしながら、上記のような条件のみで設定したクリップレベルを用いた場合には、色再現性を改善する色補正回路28において、マトリクス係数を変更させたとき、例えば赤信号の飽和レベルに変動を来たし、結果として色づきレベル範囲が変わってしまうという問題点がある。次に、この点を改善した本発明に係る第１の実施の形態について説明する。この実施の形態は、色補正回路28において、マトリクス係数に変更が加えられた場合においても、色づきレベル範囲を一定になるように構成するものである。
【００２６】
図５は、第１の実施の形態の主要部を示すブロック構成図である。この実施の形態においては、クリップレベル設定回路31′は、参照例と同様に赤信号Ｒ₀ のレベルを用いて緑、青信号のクリップレベルを設定するものであるが、参照例のクリップレベル設定回路31とは異なり、色分離回路８から出力されるＲ₀ 信号のみならず、ＣＰＵ20からホワイトバランス調整回路27へ入力されるホワイトバランス調整係数Ｗ_r ，及び同じくＣＰＵ20から色補正回路へ入力されるマトリクス係数α_r を用いて、ホワイトバランス調整回路27でホワイトバランス調整されたＧ_W ( Ｇ₀ ），Ｂ_W ( Ｂ₀ ）信号に対するクリップレベルを設定するものである。
【００２７】
クリップレベル設定回路31′で設定されるクリップレベルは、基本的には図２に示したものと同様に、Ｒ₀ 信号の所定レベルｒ₀ でクリップレベルを高クリップレベルｋ₁ から低クリップレベルｋ₀ ′に切り換えるようにしたクリップレベルＫ′を用いるものであるが、次に、低クリップレベルｋ₀ ′の設定について説明する。色補正回路28においては、数２で示される（３×３）マトリクス係数が掛け合わされて色補正が行われる。
【００２８】
【数２】

【００２９】
ここで、色補正後のＲ_M 信号は、α_r ＋β_r ＋γ_r ＝１とすると、次式（１）で表される。
Ｒ_M ＝α_r ・Ｒ_W ＋β_r ・Ｇ_W ′＋γ_r ・Ｂ_W ′ ・・・・・・・・・（１）
ここで、ホワイトバランス調整回路27におけるホワイトバランス調整係数Ｇ／Ｒを、Ｗ_r ＝Ｒ_W ／Ｒ₀ とし、（１）式を代入すると、次式（２）が得られる。
Ｒ_M ＝α_r ・Ｗ_r ・Ｒ₀ ＋β_r ・Ｇ_W ′＋γ_r ・Ｂ_W ′ ・・・・・ （２）
ここで、低クリップレベルをｋ₀ ′とし、Ｒ₀ 信号が飽和（Ｒ₀ ＝１）となる領域では、次式（３）が成立する。
Ｒ_M ＝α_r ・Ｗ_r ＋β_r ・ｋ₀ ′＋γ_r ・ｋ₀ ′ ・・・・・・・・・（３）
また、α_r ＋β_r ＋γ_r ＝１であるから、（３）式は次式（４）のように表される。
Ｒ_M ＝α_r ・Ｗ_r ＋（１−α_r ）・ｋ₀ ′ ・・・・・・・・・・・・（４）
また、許容される色づき範囲、すなわち偽色許容レベル範囲Ｃは、次式（５）で表される。
Ｃ＝ｋ₀ ′−Ｒ_M ・・・・・・・・・・（５）
上記（５）式を（４）式へ代入して整理すると、ｋ₀ ′に関し次式（６）が得られる。
ｋ₀ ′＝Ｗ_r ＋Ｃ／α_r ・・・・・・・（６）
【００３０】
上記（６）式で示されるように、クリップレベルｋ₀ ′を設定することにより、色補正回路のマトリクス係数（この実施の形態においてはα_r ）が変更されても、ダイナミックレンジを損なうことなく、許容される色づき範囲（偽色許容レベル範囲）Ｃを一定に保つことができる。
【００３１】
図６は、このようにして設定したクリップレベルでＧ_W ，Ｂ_W 信号をクリップした場合における入出力特性を示す図で、ホワイトクリップ回路でクリップされたＧ_W ′，Ｂ_W ′信号は、マトリクス係数を考慮したクリップレベルｋ₀ ′でクリップされているため、色補正回路で補正されたＲ_M 信号の高輝度レベルは変動しない。したがって、マトリクス係数が変更されても、許容される色づき範囲Ｃを一定に保つことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、高輝度領域において発生する偽色レベルを低減することができると共に、色補正手段における色補正係数が変更された場合においても、高輝度領域において発生する偽色レベルを一定範囲に保持することができ、更にクリップ手段でクリップ処理を受ける色信号だけ撮像手段により形成される被写体を撮像する場合においても、該色信号のダイナミックレンジが制限され低彩度の画像信号となるのを有効に阻止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るカラー撮像装置に関連する参照例の要部を示すブロック構成図である。
【図２】 図１に示した参照例におけるクリップレベル設定回路において設定されるクリップレベルを示す図である。
【図３】 図１に示した参照例において、白色被写体の撮像時における入力信号のクリップ態様を示す図である。
【図４】 図１に示した参照例において、シアン色入力時における入力信号のクリップ態様を示す図である。
【図５】 本発明に係るカラー撮像装置の第１の実施の形態の要部を示すブロック構成図である。
【図６】 図５に示した第１の実施の形態において、白色被写体の撮像時における入力信号のクリップ態様を示す図である。
【図７】 従来の電子カメラの構成例を示すブロック構成図である。
【図８】 図７に示した従来の電子カメラにおいて、白色被写体の撮像時における入射光量と色信号の出力との関係を示す特性図である。
【図９】 図７に示した従来の電子カメラにおいて、白色被写体の撮像時における入射光量とホワイトバランス調整後の色信号の出力との関係を示す特性図である。
【図10】 一般的な電子カメラにおいて、白色被写体の撮像時における入射光量と色補正処理を行った色信号の出力との関係を示す特性図である。
【図11】 図10に示した色補正処理を行った信号に対して更にホワイトバランス調整を施した後の色信号の出力と入射光量との関係を示す特性図である。
【図12】 従来のホワイトバランス調整後における偽色発生の低減手法を説明するための入射光量と色信号の出力との関係を示す特性図である。
【図13】 図12に示した従来の偽色発生の低減手法の問題点を説明するための説明図である。
【図14】 図12に示した従来の偽色発生の低減手法の他の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 撮影光学系
２ ＣＣＤ
３ ＣＤＳ回路
４ 増幅器
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 画素欠陥補正回路
８ 色分離回路
10 色差マトリクス回路
11 加算器
12 Ｙ信号生成器
13 ハイパスフィルタ
14 コアリング部
15 エッジ強調度積算器
16 ＤＲＡＭ
17 圧縮伸長回路
18 記録媒体
19 ＬＣＤ
20 ＣＰＵ
21 操作部
23 タイミングジェネレータ
24 シグナルジェネレータ
25 欠陥補正用ＲＯＭ
26 γ補正回路
27 ホワイトバランス調整回路
28 色補正回路
29 色γ補正回路
31，31′ クリップレベル設定回路
32 ホワイトクリップ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color imaging device, and more particularly to an electronic color imaging device that electronically records an image taken by a solid-state imaging device or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a subject image optically photographed by a photographing optical system such as a photographing lens is photoelectrically converted by an image pickup means such as an image pickup device, and an image signal as an electric signal obtained by photoelectric conversion is electronically recorded. Electronic imaging devices such as electronic cameras (hereinafter referred to as electronic cameras) are widely used.
[0003]
Conventionally, in such an electronic camera, for example, an AGC (auto gain control) circuit is provided to adjust an output level of an image signal that is photoelectrically converted by a CCD, or an AWB (auto white balance) circuit or the like is provided. Balance correction processing, color correction processing to improve color reproducibility, masking processing to bring the imaging characteristics of the camera closer to ideal imaging characteristics with negative spectral characteristics, and suppression of noise components in the contour signal (edge signal) output Various signal processing such as coring processing for improving the S / N ratio is performed.
[0004]
Next, a configuration example of a conventional electronic camera will be described based on the block configuration diagram of FIG. The electronic camera of this configuration example photoelectrically converts a photographic optical system 1 including a photographic lens, a driving motor and a driving mechanism for driving the photographic lens, and an optical subject image formed by the photographic optical system 1, A color solid-state imaging device (hereinafter simply referred to as a CCD) 2 such as a CCD that generates an image signal of a subject image, a CDS circuit (correlated double sampling circuit) 3 that extracts an image signal component from the output signal of the CCD 2, An amplifier 4 including an AGC circuit for adjusting the output signal level of the CDS circuit 3 to a predetermined gain value, an A / D converter 5 for converting an analog signal output from the amplifier 4 into a digital signal, and the above A pixel defect correction circuit 6 that interpolates and corrects image defects caused by defects such as white spot scratches on the CCD 2 and a memory or the like in which the position information of the white spot scratches on the CCD 2 is recorded in advance. And the correction ROM 25, R ₀ signal image defects the corrected image signal by the pixel defect correction circuit 6, a color separation circuit 8 separates the G ₀ signals, color signals of three primary colors of B ₀ signal, the image signal White A white balance adjustment circuit (WB) 27 for adjusting the balance, a color correction circuit 28 for performing color correction to improve color reproducibility, a color γ correction circuit 26 for performing gamma (γ) correction processing of the color signal, A color difference matrix circuit 10 is provided for converting the color signals of R, G, and B into a luminance signal YL and two color difference signals (RY signal and BY signal) to adjust hue and color saturation. Yes.
[0005]
Further, a γ correction circuit 26 that performs γ correction processing of the image signal output from the pixel defect correction circuit 6 and only a luminance signal (Y signal) from the image signal that has been subjected to γ correction processing by the γ correction circuit 26. A Y signal generation unit 12 that extracts and generates, a high pass filter (HPF) unit 13 that extracts a contour signal (hereinafter referred to as an edge signal) by removing low frequency components from the Y signal, and the HPF unit 13 The coring unit 14 that performs the coring process to suppress or remove the noise component of the edge signal and improve the S / N ratio, and the Y signal subjected to the coring process by the coring unit 14 has a predetermined value. An edge emphasis integrator 15 that performs edge emphasis processing by multiplying coefficients, and a Y signal that has been subjected to edge emphasis processing output from the edge enhancement accumulator 15 and a luminance signal YL output from the color difference matrix circuit 10 From an adder 11 that outputs a luminance signal YH, a liquid crystal display (LCD) 19 that includes a signal processing circuit that processes the image signal into a displayable form, and a memory that temporarily stores the image signal DRAM 16, a compression / decompression circuit 17 that performs compression processing and decompression processing on an image signal, a recording medium 18 such as a memory card that stores the image signal, and a trigger signal that starts an AF operation and starts an exposure operation at the time of shooting An operation unit 21 composed of a plurality of switches, such as a trigger switch that can generate a signal, and a timing generator (TG) 23 and a signal generator (SG) 24 that generate a synchronization signal such as a drive pulse of the CCD 2. And each said structural member is electrically connected to CPU20, and CPU20 controls comprehensively. .
[0006]
Next, an outline of operations performed at the time of photographing in the electronic camera configured as described above will be described. The image signal obtained by the CCD 2 is extracted in the CDS circuit 3, the output signal level is adjusted to a predetermined gain value in the AMP 4, and then converted into a digital signal in the A / D converter 5. . The image signal converted into the digital signal is input to the pixel defect correction circuit 6, where the position of the defective pixel is determined based on the position information of the white spot scratch recorded in advance in the defect correction ROM 25, On the other hand, an image defect correction process with a predetermined correction amount is performed.
[0007]
Thereafter, the image signal is branched into a main signal output to the color separation circuit 8 and a sub signal output to the γ correction circuit 26. Here, the main signal is subjected to signal processing such as white balance adjustment and color correction processing for improving color reproducibility in each circuit after the color separation circuit 8. On the other hand, the sub signal is first subjected to γ correction processing by the γ correction circuit 26, and then the Y signal generation unit 12 extracts and generates only the luminance signal (Y signal). The Y signal is input to the HPF unit 13, and upon receiving this, the HPF unit 13 generates an edge signal from the Y signal and outputs it to the coring unit 14. The coring unit 14 performs a predetermined coring process on the edge signal, and then outputs it to the edge enhancement degree integrator 15. Then, after edge enhancement processing is performed in the edge enhancement level integrator 15, the edge-enhanced Y signal is added to the luminance signal YL of the main signal in the adder 11, and is output to the LCD 19. Then, an image reproduction display process is performed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the electronic camera having such a configuration, when a high luminance signal is input, the high luminance portion is clipped due to the characteristics of the CCD or the A / D converter. When the white balance adjustment is performed by adjusting the gain of the clipped video signal with the white balance adjustment circuit at the subsequent stage, the output of the high brightness part where the clip of the signal with the reduced gain is applied decreases, and the high brightness area The balance of each color will shift.
[0009]
That is, for example, as shown in FIG. 8, when a white subject is imaged with a CCD or light source having a characteristic that the level of the R component is higher than that of the G and B components, R ₀ , G ₀ , B _0. The high luminance region of the signal is clipped by the CCD characteristics or the A / D converter, and the input / output characteristics shown in the figure are obtained. For such a clip is applied signal, when the white balance adjustment by the white balance adjusting circuit of the subsequent stage by lowering the gain of the R ₀ signal, as shown in FIG. 9, a clip level of R _W signal down, when R _W signal clipped level luminance higher than the input, G _W, B _W signal level and R _W signal level and difference occurs, coloring of cyan (false color) is generated. In addition, since the gain value at the time of white balance adjustment varies depending on the light source, the high-luminance portion may be more colored. Here, in an ordinary electronic camera, since the AE level or the like is often set based on the G ₀ signal, the gain of the R ₀ signal is lowered.
[0010]
In addition, as is usually seen in the above-described conventional example, an electronic camera is provided with a color correction circuit, and a technique for improving color reproducibility by multiplying (3 × 3) matrix coefficients is employed. . That is, the R _M , G _M , and B _M signals are formed by performing matrix processing represented by the following equation 1 on the R _W , G _W , and B _W signals.
[0011]
[Expression 1]

[0012]
Here, when attention is paid to the _RM signal, it is expressed by the following equation.
R _M = α _r · R _W + β _r · G _W + γ _r · B _W
Usually, the correction of the R _W signal, the matrix coefficients to emphasize R component, when _{α r + β r + γ r} = 1, α r> 1, β r <0, is set as gamma _r <0 The If set to the correction R _M signal in this manner, when R _W signal is clipped in a high luminance region in the same manner as shown in FIG. 9, the R _M signal _{β r · G W, γ r} · B W component Therefore, the corrected _RM signal subjected to matrix correction has input / output characteristics as shown in FIG.
[0013]
Therefore, as for the R _M signal subjected to matrix correction and white balance adjustment by the gain adjustment through the white balance adjustment circuit, R _M signal and G _W is in the high luminance region, as shown in FIG. 11, B _W signal And the difference in color is further increased, and coloring is further increased.
[0014]
Conventionally, in order to solve such a problem, for example, Japanese Patent No. 2557620 discloses G _W and B _W that cause coloring (false color) after white balance adjustment shown in FIG. for the signal, over the clips as shown in FIG. 12, even in a high luminance region, R _W signal and G _W ', B _W' by reducing the difference in signal, Shiteyari less coloring, and, if the A method is disclosed in which the clip level for G _W and B _W signals is controlled by the color temperature information of the subject. That is, when the light source has a small difference between the R signal and the G and B signals, the occurrence of coloring (false color) is inherently small. Therefore, the clip level for the G _W and B _W signals is increased, and the amount of signal to be clipped is increased. This is a technique for reducing the color range by reducing the clip level for the G _W and B _W signals when the difference between the R signal and the G and B signals is large and the coloring is large.
[0015]
However, the technique disclosed in the above publication has the following problems. That is, when the color matrix correction is performed in a state where the clip level for the G and B signals is set to a level that allows the coloring to be allowed so as not to impair the dynamic range of the G and B signals, corresponding to the color temperature of the subject. as shown in FIG. 13, the color matrix coefficient, the correction R output slope of region a decrease of the _M signal is changed, whereby the high-brightness region R _M signal and the clipped G _M ', B _M' signal And the difference in color changes, and a state occurs in which the coloring is outside the allowable range. The color correction matrix may change depending on the spectral sensitivity shift of the CCD color filter or the change in the color temperature of the subject, and is not constant, so coloring is allowed at the clip level planned as described above. It may be out of range.
[0016]
The method disclosed in the above publication sets the clip level of the G and B signals according to the white balance coefficient, that is, the color temperature. The clip level is set assuming an originally uncolored subject (white). If a cyan signal, that is, a signal having a small R ₀ signal level and a large G ₀ , B ₀ signal level is input, the G ₀ , B ₀ signal is passed through a white level adjustment circuit. The clip is applied at the set clip level, and the dynamic range of the clipped G _W ′ and B _W ′ signals becomes narrow, and the cyan color becomes light.
[0017]
The present invention has been made to solve the above-described problems in the conventional imaging apparatus, and in the case where a clipping unit is provided, the dynamic range is limited even in the case of imaging a subject with only a color signal subjected to clipping processing. It is another object of the present invention to provide a color imaging apparatus in which coloring (false color) with respect to high-luminance input does not deviate from an allowable range even when color matrix correction is performed.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is an image pickup unit, a white balance adjustment unit that adjusts a white balance by adjusting gains of a plurality of color signals formed by the image pickup unit, and a color In the color imaging device having a color correction unit that corrects a signal, the white correction unit according to a level of one color signal before or after white balance adjustment by the white balance adjustment unit and a color correction coefficient of the color correction unit Clip level setting means for setting the clip level of other color signals after white balance adjustment by the balance adjustment means, and clip processing for other color signals after white balance adjustment at the clip level set by the clip level setting means The clip means to perform is provided.
[0019]
By providing such a clip level setting means, it is possible to reduce the false color level generated in the high luminance area, and to pick up the subject formed by the image pickup means for only the color signal subjected to the clip processing by the clip means. In this case, the dynamic range of the color signal is limited and the image signal of low saturation can be effectively prevented. Further, even when the color correction coefficient in the color correction means is changed, The generated false color level can be maintained within a certain range.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments will be described. First, prior to the description of the embodiments, reference examples related to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a reference example related to an imaging apparatus according to the present invention. The same components as those in the conventional example shown in FIG. The configuration other than the main part is the same as the configuration of the conventional example shown in FIG. In FIG. 1, 8 is a color separation circuit that separates an image signal into three primary color signals R ₀ , G ₀ , and B ₀ , 27 is a white balance adjustment circuit that adjusts the white balance of the image signal, and 28 is color reproducibility. A color correction circuit for performing color correction for improvement, which has the same configuration as the conventional one. In this reference example , a clip level setting circuit 31 and a white clip circuit 32 are newly provided. In this reference example , the clip level setting circuit 31 has a higher R component level than the G and B components. For a CCD having a level characteristic, a clip level for the G ₀ and B ₀ signals is set according to the level of the R ₀ signal of each pixel output from the color separation circuit 8 assuming a light source, and the white clip circuit 32 The white clip circuit 32 controls the clip level for the G _W (G ₀ ) and B _W (B ₀ ) signals subjected to white balance adjustment by the white balance adjustment circuit 27. Clipping is performed at the clip level set by the setting circuit 31.
[0021]
Next, the clip level setting operation and the processing operation in the white clip circuit will be described. As described above, the clip level setting circuit 31 sets the clip level of the G ₀ and B ₀ signals according to the level of the R ₀ signal of each pixel and controls the white clip circuit 32. For example, FIG. as shown in, R ₀ signal level to a predetermined reference level r ₀ of has a high clip level k ₁ of equivalent dynamic range, decrease in the slope m exceeds the level r ₀ predetermined low clip level it is to set the clip level K, such as stick fell to k _0. The reference level r ₀ is set to a level immediately before the R ₀ signal is saturated (R ₀ = 1). If the reference level r _{0 is set} to the saturation point, the clip is suddenly applied and the image near the threshold may be mottled, so that the inclination m is changed. Further, the low clip level k _{0 that} is switched at the reference level r ₀ is set according to a to-be-accepted coloring range (false color allowable range).
[0022]
In this manner, the white clip circuit 32 controlled by the clip level k set by the clip level setting circuit 31 performs the processing shown in FIG. That is, in the case of an input signal from a white subject, the R ₀ , G ₀ , B ₀ signals from the color separation circuit 8 are white balance adjusted by the white balance adjustment circuit 27, and the input / output characteristics R _W , G _W as shown in the figure. , B _W signals, and when the G _W , B _W signals are clipped by the clip level K in the white clip circuit 32, the G _W , B _W signals have a low clip level k ₀ in the high luminance region. Is clipped, resulting in G _W ′ and B _W ′ signals. As a result, a signal with less coloring (false color) can be obtained even in a high luminance region. As described above, in the case of the input signal by the white subject, the same result as the conventional method shown in FIG. 12 is obtained.
[0023]
Next, when the subject is not a white subject but a cyan subject having a small red component, for example, the R ₀ signal level is small, and the clip level set by the clip level setting circuit 31 is smaller than a predetermined reference level r _0. Since the level K is set to the high level k ₁ , the white clip circuit 32 does not clip the G _W and B _W signals as shown in FIG. The phenomenon that the dynamic range of the G _W and B _W signals does not decrease and the cyan color becomes light is avoided. In FIG. 4, the case of inputting cyan is described, but the same result can be obtained for the G or B signal.
[0024]
In the above reference example, the red light as a reference showed that using a R ₀ signal output from color separation circuit 8, using the R _W signal adjusted white balance in the white balance adjustment circuit 27 Depending on the level, the clip levels of the G _W and B _W signals may be set. Further, in this reference example , an image signal with a large red component is assumed, and the clip level for the G and B signals is set according to the level of the R signal. However, an image with a large green or blue component is shown. In the case of a signal, the clip level for other color signals is set according to the level of the G or B signal.
[0025]
By configuring as in the above reference example , it is possible to reduce coloring (false color) in the high brightness area after white balance adjustment when inputting a white subject, and to reduce the dynamic range when inputting cyan or the like. It is possible to prevent the input color from being reduced. However, when the clip level set only under the above conditions is used, when the matrix coefficient is changed in the color correction circuit 28 for improving color reproducibility, for example, the saturation level of the red signal changes. As a result, there is a problem that the coloring level range changes. Next, a first embodiment according to the present invention that improves this point will be described. In this embodiment, the color correction circuit 28 is configured so that the coloring level range is constant even when the matrix coefficient is changed.
[0026]
FIG. 5 is a block diagram showing the main part of the first embodiment. In this embodiment, the clip level setting circuit 31 ', see example as well as with the level of the red signal R ₀ green, it is to set the green light of the clip level, see Example clip level setting circuit Unlike 31, not only the R ₀ signal output from the color separation circuit 8, but also the white balance adjustment coefficient W _r input from the CPU 20 to the white balance adjustment circuit 27 and the matrix input from the CPU 20 to the color correction circuit as well. Using the coefficient α _r , the clip level for the G _W (G ₀ ) and B _W (B ₀ ) signals that have been white balance adjusted by the white balance adjusting circuit 27 is set.
[0027]
The clip level set by the clip level setting circuit 31 ′ is basically the same as that shown in FIG. 2, and the clip level is changed from the high clip level k ₁ to the low clip level k at the predetermined level r ₀ of the R ₀ signal. _The clip level K ′ switched to ₀ ′ is used. Next, the setting of the low clip level k ₀ ′ will be described. In the color correction circuit 28, the color correction is performed by multiplying the (3 × 3) matrix coefficient expressed by Equation 2.
[0028]
[Expression 2]

[0029]
Here, the _RM signal after color correction is expressed by the following equation (1), assuming that α _r + β _r + γ _r = 1.
R _M = α _r · R _W + β _r · G _W ′ + γ _r · B _W ′ (1)
Here, when the white balance adjustment coefficient G / R in the white balance adjustment circuit 27 is set to W _r = R _W / R ₀ and the expression (1) is substituted, the following expression (2) is obtained.
R _M = α _r · W _r · R ₀ + β _r · G _W '+ γ _r · B _W ' (2)
Here, in a region where the low clip level is k ₀ ′ and the R ₀ signal is saturated (R ₀ = 1), the following equation (3) is established.
R _M = α _r · W _r + β _r · k ₀ ′ + γ _r · k ₀ ′ (3)
Since α _r + β _r + γ _r = 1, the expression (3) is expressed as the following expression (4).
R _M = α _r · W _r + (1−α _r ) · k ₀ ′ (4)
An allowable coloring range, that is, a false color allowable level range C is expressed by the following equation (5).
C = k ₀ ′ −R _M (5)
Substituting the above formula (5) into the formula (4) and rearranging, the following formula (6) is obtained with respect to k ₀ ′.
k ₀ ′ = W _r + C / α _r (6)
[0030]
As shown in the above equation (6), by setting the clip level k ₀ ′, even if the matrix coefficient of the color correction circuit (α _r in this embodiment) is changed, the dynamic range is not impaired. The allowable coloring range (false color allowable level range) C can be kept constant.
[0031]
FIG. 6 is a diagram showing input / output characteristics when the G _W and B _W signals are clipped at the clip level set as described above. The G _W ′ and B _W ′ signals clipped by the white clip circuit are shown in the matrix. because it is clipped at the clip level k ₀ 'in consideration of the coefficient, high brightness level of the corrected R _M signals in the color correction circuit is not varied. Therefore, even if the matrix coefficient is changed, the allowable coloring range C can be kept constant.
[0032]
【The invention's effect】
As described above based on the embodiment, according to the invention according to claim 1 , the false color level generated in the high luminance region can be reduced, and the color correction coefficient in the color correction unit is changed. Even in this case, the false color level generated in the high-luminance region can be held within a certain range, and even when the subject formed by the image pickup means is picked up only by the color signal subjected to the clip processing by the clip means. There is an effect that the dynamic range of the signal is limited and the image signal with low saturation can be effectively prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a reference example related to a color imaging apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing clip levels set in a clip level setting circuit in the reference example shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a clipping mode of an input signal when a white subject is captured in the reference example illustrated in FIG. 1;
4 is a diagram showing a clipping mode of an input signal at the time of cyan input in the reference example shown in FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the main part of the first embodiment of the color imaging apparatus according to the present invention.
6 is a diagram illustrating a clipping mode of an input signal at the time of imaging a white subject in the first embodiment illustrated in FIG. 5;
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional electronic camera.
8 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of incident light and the output of a color signal when a white subject is imaged in the conventional electronic camera shown in FIG.
9 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of incident light and the output of a color signal after white balance adjustment when a white subject is imaged in the conventional electronic camera shown in FIG. 7;
FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an incident light amount at the time of imaging a white subject and an output of a color signal subjected to color correction processing in a general electronic camera.
11 is a characteristic diagram showing a relationship between an output of a color signal and an incident light amount after further white balance adjustment is performed on the signal subjected to the color correction processing shown in FIG.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between an incident light amount and a color signal output for explaining a conventional method for reducing false color generation after white balance adjustment.
13 is an explanatory diagram for explaining a problem of the conventional false color generation reduction method shown in FIG.
14 is an explanatory diagram for explaining another problem of the conventional method for reducing false color generation shown in FIG. 12. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Shooting optical system 2 CCD
3 CDS circuit 4 Amplifier 5 A / D converter 6 Pixel defect correction circuit 8 Color separation circuit
10 Color difference matrix circuit
11 Adder
12 Y signal generator
13 High-pass filter
14 Coring part
15 Edge enhancement integrator
16 DRAM
17 Compression / decompression circuit
18 Recording media
19 LCD
20 CPU
21 Operation unit
23 Timing generator
24 Signal generator
25 Defect correction ROM
26 γ correction circuit
27 White balance adjustment circuit
28 color correction circuit
29 color gamma correction circuit
31, 31 'Clip level setting circuit
32 white clip circuit

Claims (1)

  In a color imaging apparatus comprising: an imaging unit; a white balance adjustment unit that adjusts a white balance by adjusting gains of a plurality of color signals formed by the imaging unit; and a color correction unit that corrects a color signal. Depending on the level of one color signal before or after white balance adjustment by the white balance adjustment means and the color correction coefficient of the color correction means, the clip level of other color signals after white balance adjustment by the white balance adjustment means A color image pickup apparatus comprising: clip level setting means for setting the color balance; and clip means for performing clip processing of other color signals after white balance adjustment at the clip level set by the clip level setting means .

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